日照作用下混凝土箱梁的温差代表值

日照作用产生混凝土结构的应力和变形直接影响到混凝土结构的可靠性和耐久性.为了确定混凝土箱梁温差分布规律,对一座具有100mm沥青铺装层的预应力混凝土梁桥箱梁进行了为期2年的温度效应的观测,在实测数据的基础上采用统计分析中假设检验和参数分析的方法对混凝土箱梁温度场的日照温差代表值进行了分析计算.计算结果表明:100mm沥青铺装层的混凝土箱梁夏季最大日温差服从参数为W(8.358 7,3.591 2)的W eibull分布;冬季最大日温差服从参数为W(3.958 0,2.720 7)的W eibull分布.依据长期观测数据提出了一种通过统计计算得到混凝土箱梁温差代表值的方法并计算出最大温差代表值.计算得到的最大温差标准值、频遇值和准永久值分别为17.3,17.0,15.9℃.

基于概率分析的钢箱梁竖向温度梯度模式

为了研究无桥面铺装时钢箱梁的温度场问题,根据热传导理论和有限元原理,采用ANSYS软件,对四川省泸州市沱江四桥主桥钢箱梁在施工过程中的温度场进行了计算。将计算温度与现场实测温度进行了比较,发现二者非常接近。计算结果表明:采用有限元方法计算钢箱梁温度场是可行的。以四川泸州沱江四桥主桥在顶推施工时的温度场监测数据为基础,采用指数函数,对钢箱梁在无桥面铺装时的竖向温度梯度进行了拟合。应用数理统计学方法,对顶、底板的竖向正温差进行了分析。分析结果表明:2个Weibull分布函数的加权和能够精确反映其竖向正温差的分布规律。采用极值分析的方法,得到了设计基准期内无桥面铺装的钢箱梁在竖向的正温差代表值。

钢—混凝土组合梁桥的温度梯度作用——作用模式与极值分析

为建立适用于钢-混组合梁桥的竖向温度梯度作用模式和取值方法,对一组合梁节段模型开展超过一年的长期温度测试与有限元数值模拟,以温度场分解得到的竖向线性温差和残余温度作为温度评价指标,根据指标达到极值时的竖向温度分布特征建立适用于组合梁桥的温度梯度模式体系。利用气象站23年的历史气象数据计算组合梁桥的长期温度梯度,采用基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型进行温度梯度代表值极值分析。研究结果表明:竖向线性温差和残余温度可反映温度作用在结构产生的次生效应和自生效应,是判断竖向温度梯度模式合理性的有效评价指标;考虑中梁和边梁腹板的日照条件差异,建立了适用于多主梁组合梁桥的竖向温度梯度模式体系,包括了2种升温模式和1种降温模式,对不同铺装厚度和桥面板板厚均有较好的适用性;钢梁形状对各温度梯度模式的影响并不显著,桥面板厚度、沥青铺装厚度对组合梁顶部的温差影响显著,钢表面吸收率则对升温模式1、2中钢梁部分的温差影响显著;在边梁的升温模式2中,钢梁温度渐变段高度与组合梁的悬高比(桥面板悬臂宽度与钢梁高度的比值)有直接关系,当悬高比大于1.51时,钢梁完全处于阴影之中;建立了西安组合梁桥各温度梯度中温差的GP分布模型,计算得到了各温差50年重现期的代表值,通过与中国通规和欧洲规范中的温度梯度模式对比,发现提出的3种温度梯度模式可以更好地包络住组合梁桥中梁和边梁长期运营期间产生的正负线性温差和拉压应力状态,对于中国规范组合梁桥温度作用相关条款的补充具有重要意义。

钢-混凝土组合梁桥的温度梯度作用——地域差异与等值线地图

为研究组合梁桥温度梯度作用取值的地域差异性,搜集了全国839个气象站的长期历史气象数据,建立了全国91个辐射气象站(有太阳辐射历史数据)太阳辐射预测的Bahel模型,补充了748个常规气象站(无太阳辐射历史数据)各23年的太阳日辐射总量数据。在这些气象数据的基础上,提出了温度作用代表值等值线地图的“逐层绘制法”,该方法首先采用有限元温度场长期计算和气象相关性经验公式分别得到91个辐射气象站和748个常规气象站的温度作用样本数据,随后基于广义帕累托分布(GP分布)的超阈值模型求得各气象站的温度作用代表值,最后,采用空间插值方法绘制各温度作用代表值的等值线地图。采用上述方法,绘制了组合梁桥温度梯度升温模式1、升温模式2和降温模式中各温差代表值的等值线地图。研究结果表明:Bahel模型在中国范围内具有很好的适用性,可用于太阳辐射数据的准确预测和补充;中国组合梁桥各温差存在显著的地域差异性,最大可达到27.89℃,若在一个较大的区域内选取一恒定温差作用取值会明显低估了这种地域差异性;“逐层绘制法”概念清晰,操作方便,是进行温度作用等值线地图绘制的有效方法;所绘制的50年回归期温差代表值等值线地图,可用于全国范围内组合梁桥温度梯度作用的准确取值,所提供的温差数据具有概率统计意义,较现行规范更能满足极限状态设计法的基本要求,对于中国组合梁桥的精细化设计和规范体系的补充具有重要价值。

混凝土箱梁温度梯度模式的地域差异性及分区研究

为了对混凝土箱梁温度梯度中温差取值的地域差异性和分区进行研究,对一混凝土箱梁桥开展长期温度场测试与有限元数值模拟,通过实测数据给出混凝土箱梁竖向温度梯度曲线形式,采用广义极值分布得到温度梯度中的温差代表值。建立有限元模型对中国34个主要城市混凝土箱梁温差进行计算,以地理、气象参数回归计算温差代表值的经验公式,在此基础上,对中国361座城市的混凝土箱梁温差代表值进行初步分区。研究结果表明:基于实测数据的混凝土箱梁竖向温度梯度曲线接近于新西兰规范推荐的"顶部5次抛物线"和"底部线性段"的形式;混凝土箱梁的顶部温差T1和底部温差T2分别服从参数为W(6.86,4.49,-0.42)和W(-0.32,1.46,-0.40)的Weibull分布,广东东莞地区混凝土箱梁顶、底部50年重现期的温差代表值分别为17.3℃和3.1℃;建立了以纬度l、海拔H和日温差TV为参数的混凝土箱梁顶部温差代表值T1,ref和底部温差代表值T2,ref的经验公式,可以很好地反映中国混凝土箱梁温差取值的地域差异性,与已有研究成果亦可相互验证;基于经验公式,初步将中国划分为4个区域进行温差取值,4个区域T1,ref的取值分别为18℃,20℃,23℃,29℃,T2,ref的取值分别为4℃,5℃,6℃,7℃;提出的经验公式和温差代表值分区仅适用于100mm沥青铺装的混凝土箱梁,研究方法和结论可为中国规范关于混凝土箱梁桥温度作用的完善提供参考。